DE4103059A1 - Automatic steel sample test laboratory - has parallel analysis lines for a spectrometer and gas analysis with central computer program control - Google Patents
Automatic steel sample test laboratory - has parallel analysis lines for a spectrometer and gas analysis with central computer program controlInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Stahlwerkslabor für die Probenauswertung von Schlacke- und Stahlproben, die im flüssigen Zustand aus einem metallurgischen Schmelzgefäß, einer oder mehreren metallurgischen Nachbehandlungsanlagen und einer metallurgischen Gießanlage entnommen werden, die in eine Probenkokille gesaugt oder gegossen werden und die nach Abkühlung in einem Kühlmedium von Hand oder auf pneumatischem Wege diesem Stahlwerkslabor zugeführt werden, welches eine Probenaufnahme, eine dezentrale Probenvorbereitung, ein Spektrometer für die Untersuchung von metallischen Bestandteilen in der Schlacke und im Stahl, ferner Geräte für die Durchführung von Gasanalysen zur Bestimmung von Kohlenstoff, Schwefel, Stickstoff Sauerstoff und Wasserstoff enthält.The invention relates to a steelworks laboratory for the Sample evaluation of slag and steel samples, which in the liquid state from a metallurgical Melting vessel, one or more metallurgical Post-treatment plants and a metallurgical Casting system can be taken out in a sample mold be sucked or poured and which after cooling in a cooling medium by hand or pneumatically be supplied to this steelworks laboratory, which is a Sample collection, a decentralized sample preparation, a Spectrometer for the investigation of metallic Components in the slag and steel, further Devices for performing gas analyzes for Determination of carbon, sulfur, nitrogen Contains oxygen and hydrogen.
In den bekannten metallurgischen Laboratorien werden die dort benötigten Geräte für die Probenvorbereitung, für die naßanalytischen bzw. die spektrometrischen Untersuchungen der Einzelelementgehalte und die gasanalytischen Untersuchungen von gelösten Gasen im Eisen oder Stahl sowie die zugehörigen Auswertungs- und Anzeigegeräte für die Ergebnisse der durchgeführten Untersuchungen überwiegend als Einzelkomponenten aufgestellt und als unabhängige Einzel-Untersuchungen durch das Laborpersonal durchgeführt.In the well-known metallurgical laboratories the devices required there for sample preparation, for wet analytical or spectrometric Investigations of the individual element contents and the gas analysis of dissolved gases in the Iron or steel and the associated evaluation and Display devices for the results of the performed Investigations mainly as individual components set up and as independent individual examinations carried out by the laboratory staff.
Bei dieser bekannten Art beim Betreiben eines Stahlwerkslabors sind die verschiedenen Geräte in unterschiedlichen Räumen aufgestellt, der Probentransport und die Eingabe der Proben in die Geräte zur Untersuchung ist zeitaufwendig und personalintensiv, die Weitergabe der Untersuchungsergebnisse an den metallurgischen Betrieb sowie die direkte Kommunikation mit diesem und anderen Fachbereichen ist teilweise unbefriedigend und zeitraubend.In this known type when operating a Steelworks laboratories are the various devices in different rooms, the Sample transport and the input of the samples into the Examining equipment is time consuming and personnel-intensive, the transfer of the Investigation results to the metallurgical company as well as direct communication with this and others Departments is partially unsatisfactory and time consuming.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Stahlwerkslabor einzurichten, das räumlich konzentriert angeordnet ist, in dem die verschiedenen Arbeitsabläufe, bis auf die Probenaufnahme, vollautomatisch ablaufen, die Datenübertragung innerhalb des Labors durch interne Verbindungswege zwischen den einzelnen Geräten und in jedem Gerät selbst über rechnergesteuerte Programme ablaufen, und daß die Ergebnisse der Untersuchungen über externe Verbindungswege zu den Rechnern der metallurgischen Nachbehandlungsanlagen, den Gießeinrichtungen, und an den zentralen Prozeß-Rechner des Stahlwerkes übertragen werden.The object of the invention is a To set up steelworks laboratory that is spatially concentrated is arranged in which the various Workflows, except for the sampling, run fully automatically, the data transfer within the laboratory through internal communication channels between the individual devices and in each device run themselves via computer-controlled programs, and that the results of the studies on external Connection paths to the computers of the metallurgical Post-treatment systems, the pouring equipment, and on transfer the central process computer of the steel mill will.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, wie es in den Patentansprüchen angegeben ist.According to the invention, this object is achieved in such a way that as stated in the claims.
Die Vorrichtung bzw. Teile derselben zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich in bestehende Anlagen einbauen. Da ein geringer Platzbedarf erforderlich ist, kann der Aufwand für die Aufstellung in den Laborräumen bzw. die Zahl der erforderlichen Laborräume gering gehalten werden.The device or parts thereof for implementation of the method according to the invention can be found in Install existing systems. Because a little Space is required, the effort for the Installation in the laboratory rooms or the number of required laboratory space can be kept low.
Der wesentliche Vorteil bei Verwendung des rechnergestützten, vollautomatisch arbeitenden Labors besteht darin, daß erhebliche Personaleinsparungen durchgeführt, die Genauigkeit der Untersuchungen verbessert und die Einhaltung der vorgegebenen Toleranzbereiche erheblich sicherer erreicht wird.The main advantage of using the computer-supported, fully automated laboratories is that significant staff savings carried out the accuracy of the investigations improved and compliance with the specified Tolerance ranges are achieved much more reliably.
Vom zentralen Laborrechner können allen zugeschalteten Geräten die entsprechenden Arbeitsanweisungen erteilt werden, so daß Vollanalysen, Teilanalysen und auch Einzelbestimmungen durchgeführt werden können.Everyone can be connected from the central laboratory computer Issued the appropriate work instructions be, so that full analysis, partial analysis and also Individual determinations can be carried out.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von schematischen Prinzipzeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are as follows based on schematic principle drawings explained.
Fig. 1 zeigt schematisch ein metallurgisches, vollautomatisch arbeitendes Labor, in dem die Probenbehandlungs- und Untersuchungsgeräte, der zentrale Laborrechner mit den Verbindungsleitungen zum Schalten und Steuern dieser Geräte dargestellt sind sowie die zugehörigen Kleinrechner der einzelnen Geräte mit den internen Verbindungsleitungen für den Datentransfer zu dem Zentralen Laborrechner und den externen Verbindungsleitungen zu den Prozeß-Rechnern der metallurgischen Nachbehandlungsanlage und dem Prozeß-Rechner des Stahlwerks. Fig. 1 shows schematically a metallurgical, fully automated laboratory, in which the sample treatment and examination devices, the central laboratory computer with the connecting lines for switching and controlling these devices are shown, and the associated small computer of the individual devices with the internal connecting lines for data transfer to the Central laboratory computer and the external connection lines to the process computers of the metallurgical aftertreatment system and the process computer of the steel mill.
Fig. 2-4 zeigen eine Reihe von Untersuchungssequenzen, die als Voll- oder auch als Teilanalysen ausgeführt werden können. Fig. 2-4 show a series of test sequences which can be carried out as a solid or as part of analyzes.
Fig. 5 zeigt das Rekalibrations-Programm zur Eichung der Geräte. Fig. 5 shows the recalibration program for the calibration of the devices.
Das in Fig. 1 dargestellte metallurgische, vollautomatisch arbeitende Labor für die chemische Untersuchung von Schlacken- und Stahlproben besteht aus Geräten für die Probenvorbereitung (2), den Probenrobotern (3, 6), dem spektrographischen Untersuchungsgerät (4) für die metallischen Begleitelemente in der Schlacke und im Stahl und den Untersuchungsgeräten für die Gasanalyse (7, 8).The metallurgical, fully automatic laboratory for the chemical analysis of slag and steel samples shown in Fig. 1 consists of devices for sample preparation ( 2 ), the sample robots ( 3 , 6 ), the spectrographic analysis device ( 4 ) for the metallic accompanying elements in the Slag and in steel and the test equipment for gas analysis ( 7 , 8 ).
Durch den zentralen Laborrechner (9) sowie durch die zugeordneten Terminals (12, 13, 15, 16, 17) werden die jeweiligen Untersuchungs- und Behandlungsgeräte in Betrieb gesetzt und wahlweise entsprechend den Anforderungen ein- oder ausgeschaltet. Die Aufgabe der Proben zum Labor erfolgt manuell an der Probenaufgabestation (1) außerhalb des Labors direkt in die Probenvorbereitung (2).The respective examination and treatment devices are put into operation by the central laboratory computer ( 9 ) and by the assigned terminals ( 12 , 13 , 15 , 16 , 17 ) and optionally switched on or off according to the requirements. The samples are fed to the laboratory manually at the sample application station ( 1 ) outside the laboratory directly into the sample preparation ( 2 ).
Die daran anschließenden Arbeitsgänge bis zu den Analysenergebnissen laufen ohne manuellen Eingriff automatisch ab.The subsequent operations up to Analysis results run without manual intervention automatically.
Die Analysenergebnisse aus dem Spektrometer (4) und den Gas-Analysengeräten (7, 8) werden automatisch über den Labor-Rechner (9, 18) zu den verschiedenen externen Rechnern (20, 21) des Stahlwerkes übertragen.The analysis results from the spectrometer ( 4 ) and the gas analysis devices ( 7 , 8 ) are automatically transferred to the various external computers ( 20 , 21 ) of the steelworks via the laboratory computer ( 9 , 18 ).
Die Gesamtanalysendauer beträgt vom Probeneinwurf bis zur Ausgabe der Analysenergebnisse 3 bis 5 Minuten. Probenverfolgung, Datentransfer, Kommunikation der einzelnen Laboreinrichtungen untereinander sowie Fehlermeldungen, sind Bestandteile des automatisch ablaufenden Laborbetriebes.The total analysis time is from sample insertion to 3 to 5 minutes to output the analysis results. Sample tracking, data transfer, communication of the individual laboratory facilities with each other as well Error messages are part of the automatic running laboratory operation.
Die analytische Richtigkeit der Messungen wird durch Einsatz von Kontroll- und Rekalibrationsproben im Automatikbetrieb nach einem Zeitplan oder nach Probendurchsatz im Labor überprüft. The analytical correctness of the measurements is confirmed by Use of control and recalibration samples in the Automatic operation according to a schedule or according to Sample throughput checked in the laboratory.
Bei Überschreiten der im Programm vorgegebenen Sollgrenzen wird automatisch eine entsprechende Korrektur der Analysenwerte oder eine Rekalibration durchgeführt.If the range specified in the program is exceeded Target limits automatically become a corresponding one Correction of the analysis values or a recalibration carried out.
Das vollautomatisch arbeitende Labor ist in unabhängig voneinander arbeitende Vorbereitungs- und Untersuchungsbereiche unterteilt.The fully automatic laboratory is independent preparation and working from each other Examination areas divided.
Eine gemeinsam arbeitende Probenvorbereitung (2) zum Trennen, Sandstrahlen, Schleifen, Stanzen, Sichten, Sortieren, Zwischenlagern und Verteilen ist dem Probenmanipulator (3), dem Spektrometer (4) und dem Probenroboter (6) für die gasanalytischen Untersuchungen vorgeschaltet.A jointly working sample preparation ( 2 ) for separating, sandblasting, grinding, punching, sifting, sorting, storing and distributing is connected upstream of the sample manipulator ( 3 ), the spectrometer ( 4 ) and the sample robot ( 6 ) for the gas analytical tests.
Der Probenmanipulator (3) führt eine automatisch gesteuerte Probenbehandlung durch, die eine Probensichtung, -Markierung, -Verteilung und Probenlagerung umfaßt, bevor die akzeptablen Proben dem Spektrometer (4) zugeführt werden.The sample manipulator ( 3 ) carries out an automatically controlled sample treatment, which comprises sample screening, marking, distribution and sample storage, before the acceptable samples are fed to the spectrometer ( 4 ).
Für die gasanalytischen Untersuchungen werden die von der Probenvorbereitung (2) ausgestanzten Proben über die pneumatische Probenzuführung mit Probenvereinzelungsautomat (5) vom Probenroboter (6) übernommen. Die Proben werden dabei in dem Probenroboter (6) in einen aus dem Tiegeltrocknungsmagazin bereitgestellten Tiegel übergeben. Sie werden danach auf eine Waage gestellt, gewogen und den gasanalytischen Geräten für die Bestimmung von Kohlenstoff/Schwefel (7) und für die Bestimmung von Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff (8) zugeführt. For the gas analytical examinations, the samples punched out by the sample preparation ( 2 ) are taken over by the sample robot ( 6 ) via the pneumatic sample feed with automatic sample separation ( 5 ). The samples are transferred in the sample robot ( 6 ) into a crucible provided from the crucible drying magazine. They are then placed on a balance, weighed and fed to the gas analysis devices for the determination of carbon / sulfur ( 7 ) and for the determination of nitrogen, oxygen and hydrogen ( 8 ).
Die Steuerung und Regelung der einzelnen Betriebsabläufe des vollautomatischen Labors erfolgt über den zentralen Laborrechner (9, 18), der einerseits seine Befehle für die erforderlichen Tätigkeiten an die den Geräten zugeordneten Kleinrechner überträgt, andererseits die Ergebnisse aus den Geräten übernimmt bzw. abfragt, diese anschließend aufbereitet, auswertet und den Rechnern des Stahlwerks (20, 21) übermittelt.The control and regulation of the individual operating sequences of the fully automatic laboratory is carried out via the central laboratory computer ( 9 , 18 ), which on the one hand transmits its commands for the required activities to the small computers assigned to the devices, and on the other hand accepts or queries the results from the devices, and then queries them processed, evaluated and transmitted to the computers of the steel mill ( 20 , 21 ).
Alle für die Untersuchung bestimmten Proben werden vor der Probenaufnahme (1) in einem Terminal (10) erfaßt und die Daten der Proben dem Laborrechner (9, 18) übermittelt.All samples intended for the analysis are recorded in a terminal ( 10 ) before the sample is taken ( 1 ) and the data of the samples is transmitted to the laboratory computer ( 9 , 18 ).
Jedem Laborgerät für die Probenbehandlung und Untersuchung ist ein eigener Kleinrechner zugeordnet.Any laboratory device for sample treatment and A separate small computer is assigned to the examination.
Die Probenvorbereitung (2) erhält die Anweisungen des Zentralen Rechners (9), das Terminal (11) wird bei manueller Probeneingabe an der Probenvorbereitung (2) genutzt.The sample preparation ( 2 ) receives the instructions from the central computer ( 9 ), the terminal ( 11 ) is used for manual sample entry at the sample preparation ( 2 ).
Die Steuerung des Probenmanipulators (3) erfolgt über die Anweisung des Zentralrechners (9) und über den eigenen Steuerungsrechner. Am Terminal (12) wird die Oberfläche der Probe mit der rechnergesteuerten automatischen Brennpunktfestlegung für die Spektralanalyse angezeigt. Das Spektrometer (4) erhält die Befehle über den eigenen Rechner (13), der wiederum auf Anweisung des Zentralrechners (9) tätig wird. Analoge Anweisungen vom Zentralrechner (9) erhält der Probenroboter (6) über Terminal (17) zur Aufbereitung und Verteilung der Proben an die Gasanalysen-Geräte (7 u. 8). The sample manipulator ( 3 ) is controlled via the instructions of the central computer ( 9 ) and via its own control computer. The surface of the sample is displayed at the terminal ( 12 ) with the computer-controlled automatic focus determination for the spectral analysis. The spectrometer ( 4 ) receives the commands via its own computer ( 13 ), which in turn operates on the instructions of the central computer ( 9 ). The sample robot ( 6 ) receives analog instructions from the central computer ( 9 ) via terminal ( 17 ) for the preparation and distribution of the samples to the gas analysis devices ( 7 and 8 ).
Aus den Fig. 2-4 ist zu erkennen, daß der Laborrechner (9) durch die komplexe Anordnung und Schaltung der einzelnen Geräte in der Lage ist, sowohl Teilbereiche für Einzeluntersuchungen anzusteuern und in Betrieb zu setzen als auch die gesamte Anlage für Vollanalysen zu nutzen.From Figs. 2-4 it can be seen that the laboratory computer ( 9 ) is able, due to the complex arrangement and circuitry of the individual devices, to both control and start partial areas for individual examinations and to use the entire system for full analyzes .
Die Inbetriebsetzung der Probenvorbereitung (2) ist für jede Untersuchung erforderlich. Der Probenroboter (3) ist dem Spektrometer (4) zugeordnet, während die pneumatische Probenzuführung (5) an den Probenroboter (6) gekoppelt ist.The commissioning of the sample preparation ( 2 ) is required for every examination. The sample robot ( 3 ) is assigned to the spectrometer ( 4 ), while the pneumatic sample feeder ( 5 ) is coupled to the sample robot ( 6 ).
So können beispielsweise nach Fig. 2 Vollanalysen durchgeführt werden, bei denen die Spektrometerlinie (3, 4) und die Gasanalysengeräte (7, 8) mit dem zugeordneten Probenroboter (6) in Betrieb ist. Die Schwefelgehalte können sowohl im Spektrometer (4) als auch in dem Schwefel/Kohlenwasserstoff-Automaten (7) ermittelt werden.For example, according to FIG. 2, full analyzes can be carried out in which the spectrometer line ( 3 , 4 ) and the gas analysis devices ( 7 , 8 ) are in operation with the assigned sample robot ( 6 ). The sulfur contents can be determined both in the spectrometer ( 4 ) and in the sulfur / hydrocarbon machine ( 7 ).
Nach Fig. 3 werden bei Einzel- oder Teilanalysen sowohl die Spektrometerlinie (3, 4) als auch die Gasanalysenlinie (6, 7, 8) genutzt.According to FIG. 3, both the spectrometer line (3, 4) and the gas analysis line (6, 7, 8) are used in single or divided analyzes.
Nach Fig. 4 werden nur Einzeluntersuchungen über die Gasanalysenlinie (6, 7, 8) durchgeführt.According to FIG. 4, only individual examinations are carried out via the gas analysis line ( 6 , 7 , 8 ).
Fig. 5 zeigt die Rekalibrationsmöglichkeiten zur Überprüfung und Eichung der Geräte. Diese Rekalibration wird ebenfalls über den Laborrechner (9) und den Probenroboter-Rechner (17) automatisch im Zeittakt oder entsprechend den eingesetzten Eichproben durchgeführt. Fig. 5 shows the Rekalibrationsmöglichkeiten for checking and calibration of the devices. This recalibration is also carried out automatically by the laboratory computer ( 9 ) and the sample robot computer ( 17 ) in time or in accordance with the calibration samples used.
BezugsziffernlisteReference number list
1 Probenaufnahme
2 Probenvorbereitung
3 Probenmanipulator
4 Spektrometer
5 Pneumatische Probenzuführung mit
Vereinzelungsautomatik
6 Probenroboter
7 Kohlenstoff-/Schwefelanalysator
8 Gas-Analysator für Stickstoff, Sauerstoff,
Wasserstoff
9 Zentraler Laborrechner
9a Interne Verbindungslinien für Steuerung der
Laborgeräte
10 Probeneingabe - Terminal außerhalb des Labors
11 Probeneingabe - Terminal im Labor
12 Terminal am Probenmanipulator für
Brennpunktfestlegung
13 Terminal mit Drucker Spektrometer
15 Terminal Kohlenstoff-/Schwefel-Analysator
16 Terminal Gas-Analysator
17 Terminal mit Drucker für Probenroboter
18 Terminal mit Drucker des Zentralen Laborrechners
18a Interne Verbindungslinie für Datentransfer zum
Laborrechner
19 Kommunikationssystem zur Datenübertragung
19a Externer Datentransfer
20 Process-Rechner metallurgische
Nachbehandlungsanlage
21 Process-Rechner Stahlwerk 1 sample holder
2 sample preparation
3 sample manipulator
4 spectrometers
5 Pneumatic sample feed with automatic separation
6 sample robots
7 carbon / sulfur analyzer
8 Gas analyzer for nitrogen, oxygen, hydrogen
9 Central laboratory computer
9 a Internal connection lines for controlling the laboratory equipment
10 Sample entry - Terminal outside the laboratory
11 Sample entry - terminal in the laboratory
12 Terminal on the sample manipulator for focal point determination
13 Terminal with printer spectrometer
15 Terminal carbon / sulfur analyzer
16 Terminal gas analyzer
17 Terminal with printer for sample robots
18 Terminal with printer of the central laboratory computer
18 a Internal connection line for data transfer to the laboratory computer
19 Communication system for data transmission
19 a External data transfer
20 process computer metallurgical aftertreatment system
21 Process calculator steel mill
Claims (4)
daß eine zentrale Probenvorbereitung (2) einerseits mit einem Probenmanipulator (3) für das Beschicken von mindestens einem Spektrometer (4) und andererseits über eine pneumatische Probenzuführung mit Vereinzelungsautomatik (5) mit einem Probenroboter (6) zur Beschickung des Kohlenstoff-/Schwefelanalysators (7) und des Gasanalysators (8) gekoppelt ist
daß von einem zentralen Laborrechner (9) über interne Verbindungslinien für Datentransfer (9a) alle Geräte (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) zu- oder abgeschaltet werden und Anweisungen für die Durchführung von Voll-, Teilanalysen und von Einzelbestimmungen erteilt werden,
daß über eine weitere Verbindungslinie (18a) zwischen den Untersuchungsgeräten (4/13; 7/15; 8/16 und 6/17) und dem Laborrechner (9, 18) ein Datenfluß in der Weise erfolgt, daß die Untersuchungsergebnisse in den Laborrechner (9, 18) gespeist werden
und daß mit einer externen Schaltung (19a) das Kommunikationssystem zur Datenübertragung (19) und der Prozeß-Rechner mindestens einer metallurgischen Nachbehandlungsanlage (20) und des Stahlwerkes (21) versorgt werden.1. Steelworks laboratory for the sample evaluation of slag and steel samples, which are taken in the liquid state from a metallurgical melting vessel, one or more metallurgical aftertreatment systems and / or a metallurgical casting plant, which are sucked or poured into a test mold and which after cooling in a cooling medium be fed by hand or pneumatically to a steelworks laboratory, which has a sample holder, a decentralized sample preparation, a spectrometer for the analysis of metallic components in the slag and in the steel, as well as devices for performing gas analyzes for the determination of carbon, sulfur, nitrogen, Contains oxygen and hydrogen, characterized in that
that a central sample preparation ( 2 ) on the one hand with a sample manipulator ( 3 ) for loading at least one spectrometer ( 4 ) and on the other hand via a pneumatic sample feed with automatic separation ( 5 ) with a sample robot ( 6 ) for loading the carbon / sulfur analyzer ( 7 ) and the gas analyzer ( 8 ) is coupled
that from a central laboratory computer ( 9 ) via internal connection lines for data transfer ( 9 a) all devices ( 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 ) are switched on or off and instructions for carrying out full, partial analyzes and are issued by individual provisions,
that a further connection line ( 18 a) between the examination devices ( 4/13 ; 7/15 ; 8/16 and 6/17 ) and the laboratory computer ( 9 , 18 ) results in a data flow in such a way that the examination results are transferred to the laboratory computer ( 9 , 18 ) can be fed
and that the communication system for data transmission ( 19 ) and the process computer are supplied with at least one metallurgical aftertreatment system ( 20 ) and the steelworks ( 21 ) with an external circuit ( 19 a).
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